CON LẮC ĐƠN VẬT LÍ 12 tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực kinh t...
Trang 1Tiết: CON LẮC ĐƠN
I MỤC TIÊU
1 Kiến thức:
- Nêu được cấu tạo của con lắc đơn
- Nêu được điều kiện để con lắc đơn dao động điều hoà Viết được công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn
- Viết được công thức tính thế năng và cơ năng của con lắc đơn
- Xác định được lực kéo về tác dụng vào con lắc đơn
- Nêu được nhận xét định tính về sự biến thiên của động năng và thế năng của con lắc khi dao động
- Giải được bài tập tương tự như ở trong bài
- Nêu được ứng dụng của con lắc đơn trong việc xác định gia tốc rơi tự do
2 Kĩ năng:
3 Thái độ:
II CHUẨN BỊ
1 Giáo viên: Chuẩn bị con lắc đơn.
2 Học sinh: Ôn tập kiến thức về phân tích lực.
III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Hoạt động 1 ( phút): Kiểm tra bài cũ.
Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu thế nào là con lắc đơn
- Mô tả cấu tạo của con lắc đơn
- Khi ta cho con lắc dao động, nó sẽ
dao động như thế nào?
- Ta hãy xét xem dao động của con
lắc đơn có phải là dao động điều hoà?
- HS thảo luận để đưa ra định nghĩa về con lắc đơn
- Dao động qua lại vị trí dây treo có phương thẳng đứng →
vị trí cân bằng
I Thế nào là con lắc đơn
1 Con lắc đơn gồm vật nhỏ, khối lượng m, treo ở đầu của một sợi dây không dãn, khối lượng không đáng kể, dài l
2 VTCB: dây treo có phương thẳng đứng
Hoạt động 3 ( phút): Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học.
- Con lắc chịu tác dụng của những lực
nào và phân tích tác dụng của các lực
- HS ghi nhận từ hình vẽ, nghiên cứu Sgk về cách chọn chiều dương, gốc toạ độ …
- Con lắc chịu tác dụng của hai lực Tr và Pr
- P.tích P P Pr= +rt rn→ T Pr+ rn
không làm thay đổi tốc độ của vật → lực hướng tâm giữ vật chuyển động trên cung tròn
- Thành phần Prt là lực kéo về.
II Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học
1 Chọn chiều (+) từ phải sang trái, gốc toạ độ tại O + Vị trí của vật được xác
định bởi li độ góc α =·OCM hay bởi li độ cong
¼
s OM lα= = + α và s dương khi con lắc lệch khỏi VTCB theo chiều dương và ngược lại
2 Vật chịu tác dụng của
Trang 1/3
m
l
α
M
l
α > 0
α < 0
O +
T u r
ur P uu rn
t
P
ur
s = lα C
Trang 2đến chuyển động của con lắc.
- Dựa vào biểu thức của lực kéo về →
nói chung con lắc đơn có dao động
điều hoà không?
- Xét trường hợp li độ góc α nhỏ để
sinα ≈α (rad) Khi đó α tính như thế
nào thông qua s và l
- Ta có nhận xét gì về lực kéo về
trong trường hợp này?
- Trong công thức mg/l có vai trò là
gì?
→ g l có vai trò gì?
- Dựa vào công thức tính chu kì của
con lắc lò xo, tìm chu kì dao động của
con lắc đơn
- Dù con lắc chịu tác dụng của lực kéo về, tuy nhiên nói chung Pt không tỉ lệ với α nên nói chung là không
s = lα→ s
l
α =
- Lực kéo về tỉ lệ với s (Pt = - k.s) → dao động của con lắc đơn được xem là dao động điều hoà
- Có vai trò là k
→g l có vai trò m
k
T
các lực Tr và Pr
- Phân tích P P Pr= +rt rn→ thành phần Prt là lực kéo
về có giá trị:
Pt = -mg.sinα
NX: Dao động của con lắc
đơn nói chung không phải
là dao động điều hoà
- Nếu α nhỏ thì sinα ≈α (rad), khi đó:
t
s
l
α
Vậy, khi dao động nhỏ
(sinα ≈α (rad)), con lắc đơn dao động điều hoà với chu kì:
2 l
T g
π
=
Hoạt động 4 ( phút): Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng.
- Trong quá trình dao động, năng
lượng của con lắc đơn có thể có ở
những dạng nào?
- Động năng của con lắc là động năng
của vật được xác định như thế nào?
- Biểu thức tính thế năng trọng
trường?
- Trong quá trình dao động mối quan
hệ giữa Wđ và Wt như thế nào?
- Công thức bên đúng với mọi li độ
góc (không chỉ trong trường hợp α
nhỏ)
- HS thảo luận từ đó đưa ra được: động năng và thế năng trọng trường
- HS vận dụng kiến thức cũ để hoàn thành các yêu cầu
Wt = mgz trong đó dựa vào hình vẽ z = l(1 - cosα)
→ Wt = mgl(1 - cosα)
- Biến đổi qua lại và nếu bỏ qua mọi ma sát thì cơ năng được bảo toàn
III Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng
1 Động năng của con lắc
2 ñ
1 W
2mv
=
2 Thế năng trọng trường của con lắc đơn (chọn mốc thế năng là VTCB)
Wt = mgl(1 - cosα)
3 Nếu bỏ qua mọi ma sát,
cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn
cos
2
1
2mv mgl α
= hằng số
Hoạt động 5 ( phút): Tìm hiểu các ứng dụng của con lắc đơn.
- Y/c HS đọc các ứng dụng của con
lắc đơn
- Hãy trình bày cách xác định gia tốc
rơi tự do?
- HS nghiên cứu Sgk và từ đó nêu các ứng dụng của con lắc đơn
+ Đo chiều dài l của con lắc
+ Đo thời gian của số dao động toàn phần → tìm T
+ Tính g theo:
2 2
4 l g
T
π
=
IV Ứng dụng: Xác định gia tốc rơi tự do
- Đo gia tốc rơi tự do
2 2
4 l g
T
π
=
Hoạt động 6 ( phút): Giao nhiệm vụ về nhà.
Trang 3Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Nêu câu hỏi và bài tập về nhà
- Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau - Ghi câu hỏi và bài tập về nhà
- Ghi những chuẩn bị cho bài sau
IV RÚT KINH NGHIỆM